Question

从铝土矿(主要成分是Al₂O₃，含SiO₂、Fe₂O₃、MgO等杂质)中提取氧化铝的两种工艺流程如下：

请回答下列问题：

(1)固体A的主要成分是________(写名称)；

(2)铝土矿与过量烧碱反应的离子方程式为______、______；

(3)电解熔融氧化铝可制得两种单质，写出该反应化学方程式__________；

(4)写出滤液D和过量CO₂反应的离子方程式__________；

(5)指出流程乙的一个缺点是____________；

(6)氧化铝与焦炭的混合物在氮气中高温加热反应，制得新型非金属材料AlN与一种中学常见气体X．已知每转移6.02×10²³个电子，有0.5mol化合物X生成，此反应的化学方程式________________。

Answer

二氧化硅 SiO2+2OH-=+H2O Al2O3+2OH-=+H2O 2Al2O3(熔融)4Al+ 3O2↑ +CO2+2H2O=Al(OH)3↓+ 沉淀Z中混有H2SiO3，灼烧后，氧化铝中含有二氧化硅杂质 Al2O3+N2+3C2AlN+3CO

【解析】

流程甲：铝土矿中加入过量的稀盐酸，SiO2与盐酸不反应，Al2O3、Fe2O3、MgO均可与盐酸反应生成相应的氯化物，反应的离子方程式为Al2O3+6H+=2Al3++3H2O；Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O；MgO+2H+=Mg2++H2O；反应液中加入过量烧碱，Al3+变为，Mg2+、Fe3+变为Mg(OH)2和Fe(OH)3沉淀，过滤后，滤液中通入足量的二氧化碳气体，生成了Al(OH)3沉淀；反应方程式为+CO2＋2H2O=Al(OH)3↓+。流程乙：铝土矿中加入过量的氢氧化钠溶液，Fe2O3、MgO与氢氧化钠不反应，SiO2、Al2O3均与强碱反应生成硅酸钠和偏铝酸钠，过滤，滤液中通入足量的二氧化碳，反应生成了Al(OH)3沉淀和硅酸。

(1)根据分析，固体A的主要成分是二氧化硅；

(2)铝土矿中Al2O3、SiO2均与强碱反应，生成偏铝酸盐和硅酸盐，反应的离子方程式分别为：Al2O3+2OH-=+H2O、SiO2+2OH-=+H2O；

(3)电解熔融氧化铝可制得金属铝和氧气，反应化学方程式2Al2O3(熔融)4Al+ 3O2↑；

(4)向滤液D中通入足量的二氧化碳气体，生成了Al(OH)3沉淀，反应的离子方程式为+CO2＋2H2O=Al(OH)3↓+；

(5)SiO2、Al2O3均与强碱反应生成硅酸钠和偏铝酸钠，过滤，滤液中通入足量的二氧化碳，反应生成了Al(OH)3沉淀和硅酸，灼烧后，得到氧化铝和二氧化硅，即氧化铝中含有二氧化硅杂质；

(6)氧化铝与焦炭的混合物在氮气中高温加热反应，制得新型非金属材料AlN与一种中学常见气体X，根据元素守恒可以知道X中应含有氧元素和碳元素，已知每转移6.02×1023个电子即1mol电子，有0.5mol化合物X生成，由电子转移守恒，可得在X中C的化合价为=2，所以X是CO，所以该反应的化学方程式为Al2O3+N2+3C2AlN+3CO。